JPH0685778B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH0685778B2
JPH0685778B2 JP62052353A JP5235387A JPH0685778B2 JP H0685778 B2 JPH0685778 B2 JP H0685778B2 JP 62052353 A JP62052353 A JP 62052353A JP 5235387 A JP5235387 A JP 5235387A JP H0685778 B2 JPH0685778 B2 JP H0685778B2
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ultrasonic
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正文 小笠原
剛 望月
正徳 国田
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波診断装置、特に心臓内血流などの運動す
る反射体の速度等の状態を可聴音あるいは画像上で診断
する超音波診断装置の改良に関する。
[従来の技術] 一定の繰返し周波数で超音波パルス波を放射して運動す
る反射体からの反射波を受信し、送信時間と受信時間と
を比較して反射体の速度を生体内の断層像と重ねて表示
したり、音の変化で検出する超音波診断装置が周知であ
り、この速度は生体内に放射される超音波が受けるドプ
ラ効果をキャリア信号の周波数偏移として検出し求める
ことができる。
また、速度を検出するための超音波としては、連続波と
パルス波とが使用可能であるが、パルス波の方がレンジ
分解能、ビーム集束性の良さ、使い易さ等の点で優れた
特性を有することから多く用いられている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、パルス波は一定の周波数で超音波を繰り
返すため折返し信号(Aliasing)を発生させるという問
題がある。
すなわち、超音波パルス波の繰返し周波数は運動する反
射体までの距離に応じて選定されるが、第3図(ドプラ
信号を画面上に表示したもの)に示されるように、速度
を特定するためのドプラ偏移周波数が前記繰返し周波数
によって、直流成分(DC)からパルス繰返し周波数(PR
F)の±1/2の範囲(ナイキスト周波数)に限定される。
例えば、+PRF/2の範囲外にある速度成分は図で示され
るように−PRF/2の部分に折り返されて現出することに
より、音声出力回路から得られる音声は不連続なものと
なる。
すなわち、t<t1,t≧t3の時間には、入力されるドプラ
信号の変化に対応した周波数は音が聞こえているが、t1
≦t<t2の時間では周波数が低くなっていくように聞こ
え、t2≦t<t3の時間では周波数が高くなっていくよう
に聞こえる。従って、最も周波数偏移が大きく、音色が
高い音として出力されなければならない部分がより低い
音色の音として出力されてしまい、正確な速度の判別が
困難となる。
発明の目的 本発明は前記従来の問題点に鑑みなされたものであり、
その目的は、折返し現象の影響をなくして良好な速度の
判別ができる超音波診断装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は、被検体内に一定
の繰返し周波数で超音波パルス波を放射し、運動する反
射体からの反射エコー信号を復調して運動速度情報であ
るドプラ偏移周波数信号を検出する超音波診断装置にお
いて、復調された受信ドプラ信号を超音波パルス波の繰
返し周波数でサンプリングし離散化信号として出力する
サンプラと、この離散化信号を所定の周波数だけシフト
させる第1の周波数シフト器と、この第1の周波数シフ
ト器出力の高調波成分を除去する低域フィルタと、この
低域フィルタ出力を前記所定の周波数だけもとに戻すた
めの第2の周波数シフト器と、から成るドプラ信号出力
回路を備えたことを特徴とする。
[作用] 以上の構成によれば、まず復調された受信ドプラ信号は
サンプラにて離散化信号に変換されるが、この離散化信
号はサンプリング周波数を超音波パルス波の繰返し周波
数に合わせることにより得られ、ドプラ信号のスペクト
ラムが周波数軸上に連続して並んだ信号となる。従っ
て、例えば折り返されて低い周波数部分に現出している
折返し信号が高い周波数部分に存在する信号とつながる
こととなり、全体的に見れば折返しが生じなかった信号
となる。
そして、この離散化信号は第1の周波数シフト器にて所
定の周波数だけ高い方あるいは低い方にシフトされるこ
とになり、この所定の周波数は少なくとも折返し信号が
生じる周波数分に設定される必要があるが、予め設定さ
れた周波数でも行うことができる。
次いで、このシフト信号は低域フィルタにて高調波成分
が除去されることになり、折返し信号があるべき周波数
位置につながった状態で取り出されることになる。しか
し、この信号は本来の周波数よりも所定の周波数だけシ
フトしているので、もとの状態に戻す必要がある。
これは、第2の周波数シフト器により行われ、第1の周
波数シフト器にてシフトした所定の周波数だけもとに戻
され、このようにして第2の周波数シフト器出力から折
返し現象が除去された良好なドプラ信号を得ることがで
きる。
[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。
第1図には、速度情報を音声出力するドプラ音声信号出
力回路の概略構成が示されており、実施例ではドプラ信
号を複素信号に変換してドプラ偏移周波数の検出が行わ
れているため、実数部と虚数部に対応する信号を処理す
る装置がそれぞれ設けられる。
図において、まず復調された受信ドプラ信号を入力する
サンプラ10a,10bが設けられており、このサンプラ10a,1
0bのサンプリング周波数は超音波パルス波の繰返し周波
数に設定される。そして、このサンプラ10a,10bにはそ
れぞれ2個のミキサ12a,12bと14a,14bが、このミキサ12
a,12bと14a,14bには加減算器16,18が接続されており、
このミキサ12a,12bと14a,14b及び加減算器16,18にて第
1の周波数シフト器19が構成される。また、前記ミキサ
12,14にて混合する所定の周波数を出力のするために、
周波数発生器20及び90度位相の異なる周波数信号を出力
する移相器22が設けられている。
この所定のシフト周波数は操作者が診断している際に適
宜設定するように構成してもよく、また予想される折返
し信号成分に対応する周波数に予め設定してもよい。
このようにして、ミキサ12,14では復調された受信ドプ
ラ信号と所定の周波数が混合されることになり、このミ
キサ12,14の出力を加減算器16,18にて複素演算すること
により、離散化信号を所定周波数だけシフトさせること
ができる。
次いで、前記加減算器16,18には低域フィルタ24a,24bが
接続され、ここで信号の高調波成分が除去される。
そして、この低域フィルタ24a,24bには第2の周波数シ
フト器34が接続されるが、この第2のの周波数シフト器
34はミキサ26a,26b,28a,28bに加減算器30,32から構成さ
れており、ここでフィルタ出力について前記シフトした
分の周波数がもとに戻されることになる。
本発明は以上の構成から成り、その作用を第2図を参照
しながら説明する。
図には各ブロックでの信号処理波形が示されており、図
(A)には折返し信号200が現れた復調された受信ドプ
ラ信号が示され、この受信信号がサンプラ10a,10bに供
給される。すなわち、この受信信号はDC成分を中心とし
て±PRF/2の範囲内で検出されており、折返し信号200が
図のように本来あるべき位置の反対側の低い周波数領域
に現出することになる。
そして、この受信信号は送信超音波パルス波の繰返し周
波数、つまり繰返し周期をTとすると1/Tの周波数と同
一の周波数でサンプリングされるので、図(B)に示さ
れるような離散化信号となる。この場合、装置では実数
部と虚数部の信号が別個に処理されているが、これを合
わせたものとして以下に説明する。
この離散化信号は図(B)から明らかなように、送信の
繰返し周波数と同じ周波数でサンプリングするので、周
波数スペクトラムで考えると、信号が離散化された結
果、周波数軸にスペクトラムが順次並んだ状態となり、
折返し信号が+PRF/2を超えた本来の位置につながるこ
とになる。
そして、この離散化信号は第1の周波数シフト器19に供
給されて所定の周波数tcだけシフトされる。すなわち、
ミキサ12a,14bにはcos 2πfct(100)が周波数発生器20
から、ミキサ12b,14aにはsin 2πfct(101)が移相器22
から供給されこれらの信号は離散化信号と混合されてお
り、また加算器として動作する加減算器16はミキサ12a
とミキサ12bの出力を加算し、減算器として動作する加
減算器18にはミキサ14aとミキサ14bの出力を減算する。
そうすると、所定の周波数fcだけ低い方にシフトされた
複素信号となり、図(C)に示されるスペクトルを持つ
信号となる。
次いで、加減算器16,18から出力された信号は低域フィ
ルタ24にて高調波成分が除去され、図(D)に示される
ようにドプラ偏移周波数が検出可能な信号となる。しか
し、このフィルタ出力は周波数がシフトされた状態の信
号であるから、これをもとに戻す必要がある。
従って、このフィルタ出力は第2の周波数シフト器34に
て前記所定の周波数fcだけ高い方にシフトされる。すな
わち、第1の周波数シフト器19の場合と同様にミキサ26
a,28bにはcos 2πfct(100)の信号が、ミキサ26b,28a
にはsin 2πfct(101)の信号が供給されこれらの信号
はフィルタ出力信号と混合されており、また減算器とし
て動作する加減算器30はミキサ26aとミキサ26bの出力を
減算し、加算器として動作する加減算器32はミキサ28a
とミキサ28bの出力を加算する。そうすると、フィルタ
出力は所定の周波数fcだけ高い方にシフトされ、図
(E)に示されるスペクトルを持つ信号となる。
この図(E)に示される第2の周波数シフト器34の出力
信号は、図(A)に示される折返し信号が本来あるべき
高い周波数領域に置き換えられたドプラ音声信号とな
り、不連続であった信号は再構成され、連続した音声信
号となる。従って、このドプラ音声信号を処理すれば運
動する反射体の正確な速度を求めることができ、速度を
連続した可聴音として聞くことにより、診断部位の運動
状態を容易に判断することが可能となる。
また、前記実施例では超音波診断を可聴音で行っている
が、ドプラ信号出力回路の出力に基づいて運動する反射
体を画像表示することもでき、この場合はドプラ信号出
力回路の出力を周波数解析器及び画像表示器から成る処
理回路に供給することにより行われ、折返し現象のない
速度信号にて運動反射体の運動状態を精度よく画像表示
することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、復調された受信
ドプラ信号を離散化して再構成するようにしたので、折
返し信号を本来の位置につなげることができ、実質的に
折返し現象のないドプラ信号を得ることが可能となる。
従って、運動反射体の速度状況を連続的な可聴音として
聞くことができ、あるいは正確な2次元画像として表示
することができ、これらにより良好な超音波診断を行う
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波診断装置に用いられるドプ
ラ音声信号出力回路の主要構成を示すブロック図、 第2図は第1図の回路の各ブロックでの処理信号のスペ
クトラムを示す波形図、 第3図は折返し現象を示す説明図である。 10……サンプラ 12a,12b,14a,14b,26a,26b,28a,28b……ミキサ 16,18,30,32……加減算器 19……第1の周波数シフト器 20……周波数発生器 24a,24b……低域フィルタ 34……第2の周波数シフト器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国田 正徳 東京都三鷹市牟礼6丁目22番1号 アロカ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−68834(JP,A) 特開 昭61−279233(JP,A) 特開 昭58−36528(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体内に一定の繰返し周波数で超音波パ
    ルス波を放射し、運動する反射体からの反射エコー信号
    を復調して運動速度情報であるドプラ偏移周波数信号を
    検出する超音波診断装置において、復調された受信ドプ
    ラ信号を超音波パルス波の繰返し周波数でサンプリング
    し離散化信号として出力するサンプラと、この離散化信
    号を所定の周波数だけシフトさせる第1の周波数シフト
    器と、この第1の周波数シフト器出力の高調波成分を除
    去する低域フィルタと、この低域フィルタ出力を前記所
    定の周波数だけもとに戻すための第2の周波数シフト器
    と、から成るドプラ信号出力回路を備えたことを特徴と
    する超音波診断装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲(1)記載の装置におい
    て、ドプラ信号出力回路をドプラ音声信号出力回路と
    し、被検体内運動反射体の運動状態を可聴音で出力する
    ことを特徴とする超音波診断装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲(1)記載の装置におい
    て、ドプラ信号出力回路の出力を周波数解析器及び画像
    表示器から成る処理回路に供給し、被検体内運動反射体
    の運動状態を画像表示することを特徴とする超音波診断
    装置。
JP62052353A 1987-03-06 1987-03-06 超音波診断装置 Expired - Lifetime JPH0685778B2 (ja)

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JPS63216547A JPS63216547A (ja) 1988-09-08
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5836528A (ja) * 1981-08-28 1983-03-03 株式会社東芝 超音波パルスドツプラ血流測定装置
JPS6068834A (ja) * 1983-09-26 1985-04-19 富士通株式会社 超音波パルスドプラ血流計
CA1262276A (en) * 1985-05-30 1989-10-10 Philip A. Desjardins Range-continuity anti-aliasing

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